DE2625170A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines einendig geschlossenen behaelters aus blech - Google Patents

Description

• t'Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines einendig ge-
• schlossenen Behälters aus Blech" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lrstellung eines einendig geschlossenen Behälters aus Blech mit im wesentlichen zylinderförmiger Umfangswand, insbesondere einer Nonservendose, bei dem zunächst eine Ronde durch Tiefziehen in eine Napfform mit größerem Durchmesser im Vergleich zum fertigen Behälter geformt und die Umfangswand des Napfes nachfolgend einer Abstreck-Gleitziehbehandlung bis zum Erreichen der Sollhöhe der Wandung unterworfen wird.
• Das vorgenannte Herstellungsverfahren ist für die Fertigung von Getränkedosen, insbesondere für kohlensäurehaltige Getränke, bekannt, bei denen der Deckel oder Boden in seinem gesamten Bereich so starr wie möglich ausgebildet sein muß, um dem Überdruck des Füllgutes standzuhalten.
• Das einleitend genannte Verfahren und die damit herstellbaren Dosen sind jedoch für die Fertigung von Konservendosen deshalb nicht ~geeignet, weil der Deckel und der Boden bei Konservendosen andere Aufgaben zu erfüllen haben. Bei einer Konservendose müssen der Deckel und der Eoden sowohl eine hohe Nasenbildungsfestigkeit als auch gute Federungseigenschaften aufweisen, um als ilembran wirken zu können, die im kleinen Randbereich so starr wie möglich, jedoch außerhalb dieses Bereiches in Richtung Deckel.itte sehr flexibel sein soll, um die Voluinennderungen beim Sterilisieren auszugleichen. Diese Volumenänderungen können zwar bei der Behandlung der gefüllten Dosen in Drucksterilisatoren weitgehend vermieden werden, sie lassen sich aber bei der Behandlung der gefüllten Dosen in Turmautoklaven nicht vermeiden. Im Hinblick auf die relativ großen Volumenänderungen beim Sterilisieren des in den Dosen befindlichen Füllgutes in Turmautoklaven, insbesondere bei der sog. Kaltabfüllung, ist es auch nicht möglich, diese Volumenänderungen allein durch Verformungen des Deckels aufzufangen, so daß das einleitend genannte Herstellungsverfahren für die Fertigung von Getränkedosen in dieser Form nicht für die Herstellung von Konservendosen geeignet ist. Vielmehr hat man, um eine Trennung der Konservendosen für die verschiedenen Weiterverarbeitungen nach ihrer Füllung in den unterschiedlichen Autoklaven zu vermeiden, die herkömmliche Herstellung als dreiteilige, gefalzt gelötete Konservendosen mit Falzdeckel und Falzboden beibehalten. Diese Herstellungsweise ist trotz der weitgehenden Automation verhältnismäßig umständlich und erfordert zahlreiche Bearbeitungsstationen, so daß die Herstellung derartiger Dosen mit einem relativ hohen Gestehungspreis verbunden ist.
• Aufgabe vorliegenderErfindung ist es, das einleitend genannte Verfahren nunmehr so weiterzubilden, daß es auch für die Fertigung von Konservendosen geeignet ist, die nach der erfolgten Füllung eine große Volumenänderung des Inhaltes zulassen und somit auch für die Weiterbehandlung in Turmautoklaven geeignet sind.
• Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich das einleitend genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß nach dem Tiefziehen des Napfes dessen Boden unter Bildung einer in das Napfinnere weisenden Vorwölbung gedehnt und nach derAbstreck-Gleitziehbehandlung der Umfangswand in den gewölbten Boden umlaufende konzentrische Sicken eingeprägt werden.
• Durch das neue Verfahren erfolgt eine membranartige Ausbildung des Bodens, so daß dieser elastisch nachgiebig bei Volumenänderungen der Dosenfüllung reagieren kann und praktisch die gleichen Wirkungen zeigt wie auch der zum Verschluß des offenen Dosenendes vorgesehene Dosendeckel. Gleichzeitig wird durch die Dehnung des Bodens ggenüber den bekannten Ausführungen entsprechend den Getränkedosen eine Materialersparnis erzielt, die, bezogen auf den Boden, in der Größenordnung von 8% und, bezogen auf das Gesamtmaterial für die Dose,in der Größenordnung von 2% liegt.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Boden des Napfes bis zum Erreichen einer etwa der doppelten Wandstärke der abgestreckten Ufl.fangsTand entsprechenden Materialstärke gedehnt wird. Bei einem solchen Verhältnis der rgaterialstärken im Bereich der Umfangswand einerseits und des Bodens andererseits wird mit Sicherheit eine überbeanspruchung des Bodens vermieden, jedoch andererseits gewährleistet, daß der Boden die gewünschte ttembranwirkung zeigt.
• Bei einer weiteren Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß im Bereich des überganges vom Boden zur Umfangswand ein konischer Übergangsbereich mit etwa dem nachgedehnten Boden entsprechender ltaterialstärke ausgeformt wird. Ein solcher konischer Übergangsbereich ist deshalb zweckmäßig, weil er die Stapelbarkeit der nach dem neuen Verfahren hergestellten Dosen ermöglicht und gleichzeitig eine Verstärkung der Übergangszone zwischen dem Boden und der Umfangswand darstellt, durch die der Boden in seinem äußersten Randbereich ausgesteift wird.
• Zur Durchführung des neuen Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die mit einer Napf- und einer Abstreckpresse ausgerüstet ist, Xhnlich wie sie zur Herstellung der einleitend beschriebenen Getränkedosen bereits bekannt ist.
• Die Vorrichtung kennzeichnet sich für die Durchführung des erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrens dadurch, daß die Form der Napfpresse einen in einen Formzylinder eintauchbaren Ziehring sowie einen gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes in den Zylinder einschiebbaren Kolben mit gewölbter Stirnfläche für die Bodendehnung aufweist, und daß die Abstreckpresse einen Abstreckstempel mit einer der Wölbung des Behälterbodens angepaßten, diesem zugekehrten und mit konzentrischen Ringwulsten versehenen Stirnfläche sowie im Abstand etwa der ferteigen Behälterhöhe unterhalb des letzten Abstreckringes ein Bodenprägewiderlager mit gegen Ende des Abstreckvorpanges in die Zwischenräume der Ringwulste des Abstreckstempels eingreifenden Gegenringwulsten aufweist.
• Durch die inner Napfpresse vorgesehene Anordnung des Ziehringes in Verbindung mit dem gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes in den Formzylinder bewegbaren Kolben mit der gewölbten Oberfläche wird es möglich, in einem Arbeitsgang bei der Fertigung des Napfes die Dehnung des Behälterbodens vorzunehmen, ehe das nachfolgende Abstreck-Gleitziehen der Umfangswand des Behälters erfolgt. Durch die beschriebene Profilierung der dem Behälterboden zugekehrten Stirnfläche des Abstreckstempels und durch die Anordnung des mit einer Gegenprofilierung vorgesehenen Bodenprägewiderlagers wird gleichzeitig gegen Ende des Abstreckvorganges die gewünschte Formgebung des gewölbten Bodens mit umlaufenden konzentrischen Sicken erreicht.
• Für die Herstellung von Dosen mit im Übergangsbereich zwischen Boden und Umfangswand vorgesehener konischer Wandungszone wird die Vorrichtung zweckmäßig so weitergebildet, daß der Abstsokstempel im Bereich zwischen der Umfangswand und der dem Napfboden zugekehrten Stirnwand eine durch eine konische Ringfläche begrenzte Übergangszone aufweist. Da diese genannte Übergangszone nichder Einwirkung der Streckringe ausgesetzt wird, bleibt dort die Wandstärke in dem gewünschten Maße entsprechend der Napfwandstärke erhalten. Um diese Übergangszone auch während der Profilierung des Behälterbodens nicht zu beeinträchtigen,' ist ferner vorgesehen, daß das Bodenprägewiderlager einen dem Boden bis zur konischen Ringfläche entsprechenden Durchmesser aufweist und in einem Formring gehalten ist, dessen Ringwandung sich über den Bereich der konischen Ringfläche sowie über einen etwa der Höhe des gewölbten Bodens entsprechenden Abschnitt der Umfangswand des Behälters erstreckt. Durch diese Ausbildung wird gleichzeitig gewährleistet, daß bei der Profilierung des Bodens durch die zusammenwirkenden Ringwulste des Abstreckstempels und des Bodenprägewiderlagers keine Naterialschwächungen im Bereich des sich an den Boden anschließenden Teiles der Umfangswand auftritt. Dieser Wandungsbereich einschließlich der konischen Wandungszone wird nämlich zwischen dem Formring und der entsprechenden Gegenfläche des Abstreckstempels eingespannt gehalten, während die Bodenprofilierung mittels des Bodenprägewiderlagers erfolgt.
• Die Zeichnung gibt an einem Ausführungsbeispiel die wesentlichen Verfahrensschritte und in schematischer Form auch die hauptsächlichsten Vorrichtungsteile für die Durchführung des Verfahrens wider. Dabei sind in den Figuren 8 Stufen des Herstellungsprozesses für eine Konservendose mit den Endabmessungen von 73 mm Durchmesser und 110 mm Höhe wiedergegeben.
• Es zeigen: Fig. 1 bis 3 jeweils Teilschnitte durch die Formwerkzeuge der Napfpresse, Fig. 4 bis 6 jeweils Teilschnitte durch die Formwerkzeuge der Abstreckpresse in verschiedenen Stellungen während des Nachziehens des Napfes, Fig. 7 eine weitere Schnittdarstellung durch die Formwerkzeuge der Abstreckpresse unmittelbar vor Fertigstellung des Behälterrumpfes Fig. 8 in einem weiteren Teilschnitt das Zusammenwirken des Abstreckstempels mit den Bodenformwerkzeugen.
• In der Fig. 1 sind die beiden ringförmig ausgebildeten Rondenhalter 1 und 2 erkennbar,zwischen denen die Ronde 3 gehalten ist.
• Der ringförmige Rondenhalter 2 ist dabei gleichzeitig der Formzylinder der Napfpresse, in den ein Ziehring 4 bis zu einer Schulter 5 einschiebbar ist, um aus der Ronde 3 den aus Fig.2 erkennbaren Napf 3a zu formen, welcher aus dem Boden 3b und der sich daran anschließenden Umfangswand 3c besteht. Die Wandstärke des Napfes im Bereich des Bodens und der Umfangswand ist die gleiche geblieben, wie sie in der Fig. 1 für die Ronde 3 wiedergegeben ist. In der Fig. 2 ist erkennbar, daß in den Formzylinder 2 der Napfpresse ein gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes 4, also in Richtung des Pfeiles 6, einschiebbarer Kolben 7 vorgesehen ist, welcher eine gewölbte Oberfläche 7a aufweist. Bei der Bewegung des Kolbens 7 in Richtung des Pfeiles 6 wird gemäß Fig. 3 der Napfboden 3b gedehnt, so daß seine Wandstärke gegenüber der Ausgangsstärke der Ronde vermindert wird und gleichzeitig eine überführung des Napfbodens 3b in die der Kolben oberfläche 7a entsprechende Form erfolgt. Der entsprechend Fig.3 gebildete Napf wird nun in die Abstreckpresse überführt. Die Ausgangsstellung der Abstreckpresse zu Beginn des Nachziehens des Napfes bzw. der Umfangswand 3c des Napfes geht aus Fig. 4 her vor. Man erkennt dort den Nachziehring 8 sowie den Abstreckstempel 9, der auf seiner Unterseite mit konzentrischen Ringwulsten 10,11 und 12 ausgerüstet ist, deren Scheitelpunkte auf der Kontur des gewölbten Napfbodens 3b liegen.
• Der Nachziehring 8 weist eine Nase 8a auf und nimmt in einer Ausdrehung unter Belassung eines Spaltes für die Umfangswand 3c des Napfes einen Haltering 13 auf. Dieser verbleibt relativ in Ruhe zu dem Ziehring 8, während der Abstreckstempel 9 und der Ziehring 8 entsprechend der Darstellung in den Fig. 5 und 6 in Richtung der Mittellängsachse der Anordnung gegeneinander verschiebbar sind. Gemäß Fig. 5 wird zu Beginn des Nachziehens der Boden 3b des Napfes 3a in seinem Durchmesser auf den durch die Nase 8a begrenzten Durchmesser des Ziehringes 8 vermindert Die Umfangswand 3c füllt während des Nachziehens den Spalt 14 zwischen dem Ring 13 bzw. der Nase 8a und dem Abstreckstempel 9 aus und führt infolge der Durchmesserverringerung des Bodens 3b auch ohne eine gleichzeitige Verminderung ihrer Wandstärke zu einer Vergrößerung der Napfhöhe.
• Wärend Fig. 5 ein Zwischenstadium des Nachziehvorganges zeigt, gibt Fig. 6 das Ende des Nachziehvorganges wieder. Aus den Fimuren 5 und 6 erkennt man, daß unmittelbar im Anschluß an den beginn des achzihvoranes im Bereich zwischen dem Boden 3b und der Umfangswand 3c des Napfes ein durch die konische Fläche 3e begrenzter Tber1%angsbereich auftritt, dessen Formgebung durch Anlage an den äußeren Ringwulst 12 bestimmt wird. Der Boden 3b des Napfes kann w>hrend des Nachziehens bzw. während des nach folgenden Abstreckens jede Form zwischen der ausgezogenen und der gestrichelten Darstellung in den Fig. 5 bis 7 einnehmen.
• Die möglichen Zwischenformen des Bodens haben auf die nachfolgende Behandlung und die endgültige Formgebung des Behälters keinen Einfluß, wie noch im einzelnen ausgeführt wird. Nach dem Nachziehen des Napfes wird in der nachfolgenden Behandlung mit Hilfe mehrerer Abstreckringe, die mit dem Abstreckstempel 9 zusammenwirken, die Umfangswand 3c des Napfes so weit abgestreclt, daß bei gleichzeitiger Verminderung der Wandstärke der Umfangswand 3c die aus Fig. 7 ersichtliche umfängliche Dosenwand 15 entsteht. In der Fig. 7 ist der letzte Schritt des Abstreckvorganges unmittelbar vor Beendigung dargestellt. Man erkennt den zuletzt wirksamen Abstreckring 16, welcher sich in der Darstellung dicht unterhalb des oberen Dosenrandes befindet.
• Während der letzten Phase des Abstreckvorganges taucht der Abstreckstempel gemaß Fig.8 in ein Bodenprägewiderlager 17 ein, welches in einem Formring 18 gehalten ist und gegenüber den Ringwulsten 10,11 und 12 versetzt angeordnete Gegenringwulste 19 und 20 aufweist, die durch das Zusammenwirken mit den Ringlisten 10 bis 12 des Abstreckstempels 9 zur Ausbildung umlaufender konzentrischer Sicken in dem Boden 3b des kopfes bzw.
• der dann fertiggestellten Dose führen. Je nach der Form des Bodens 3b werden in diesen bei aufrechterhaltengebliebener wölbung durch das usamenirken des Bodenprägewiderlagers 17 mit dem Abstreckstempel 9 nur die konzentrischen Sicken eingeprägt, oder aber es wird der Boden wieder in die gewölbte Form überführt, ehe die Ausformung der Sicken erfolgt. Bei notwendiger Rückführung des Bodens in die gewölbte Form wird erfahrungsgemäß die Bodenwandstärke nicht vermindert, sondern Material aus der umfänlichen Behälterwand 15 in den Bodenbereich gezogen.
• In dem dargestellten Beispiel ist die in Fig. 1 wiedergegebene Ronde bzw. die Wandstärke des Napfes gemäß der Fig. 2 für die Herstellung einer Dose von 73 mm Durchmesser und 110 mm Höhe in einer Wandstärke von 0,26 mm gewählt. Nach dem Dehnen des Bodens 3b des Napfes beträgt die Wanddicke des Bodens noch 0,23 mm. Die fertige Dosenumfangswand wird abgestreckt bis auf eine Wandstärke von 0,12 mm. Das Ziehen des Napfes gemäß Fig, 2 erfolgt auf Abmessungen von 90 mm Durchmesser mal 45 mm Napfhöhe und wird während des Nachziehens entsprechend den Fig. 4 bis 6 auf Abmessungen von 73 mm und 66 mm Höhe gebracht, Die Endmaß der Dose sind 110 mm Höhe und 73 mm Durchmesser bei einer Umfangswandstärke von 0,12 mm und einer Bodenwandstärke sowie einer Wandstärke im Übergangsbereich zwischen dem Boden und der Umfangswand von 0,23 mm.
• Leerseite

Claims (6)

1. Patentansprüche f Verfahren zur Herstellung eines einendig geschlossenen Behalters aus blech mit im wesentlichen zylinderförmiger Umfangswand, insbesondere einer ose,bei dem zunächst eine Ronde durch Tiefziehen in eine Napfform mit etwa dem Durchmesser des Behälters geformt und die Umfangswand des Napfes nachfolgend einer Abstreck-Gleitziehbehandlung bis zum reichen der Sollhöhe der Wandung unterworfen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Tiefziehen des Napfes dessen Boden unter Bildung einer in das Napfinnere weisenden Vorwölbung gedehnt und nach der Abstreck-Gleitziehbehandlung der Umfangswand in den gewölbten Boden umlaufende konzentrische Sicken eingeprägt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Boden des Napfes bis zum Erreichen einer etwa der doppelten Wandstärke der abgestreckten Umfangswand entsprechenden Materialstärke gedehnt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß im Bereich des Überganges vom Boden zur Umfangswand ein konischer Übergangsbereich mit etwa der Napfwand entsprechender Materialstärke ausgeformt wird.
4. 4. Vorrichtung mit einer Napf- und einer Abstreckpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e ta daß die Form der ?T.apQnresse einen in einen Formzylinder (2) eintauchbaren ZiehrinL (4) sowie einen gegen die Eintauchbewegung des Ziehringes in den Zylinder einschiebbaren Kolben (7) mit gewölbter Stirnflcche (7a) r:r die Bodendehnung aufweist, und daß die Abstreckpresse einen Abstreckstempel (9) mit einer der Wölbung des Pehc-lterbodens (3b) angepaßten, diesem zugekehrten und rnit konzentrischen Rin£wulsten (10,11,12) versehenen Stirnfläehe sowie im Abstand der Behälterhöhe unterhalb des letzten Abstreckringes (16) ein Bodenprägewiderlager (17) mit gegen Ende des Abstrekvorganges in die Zwischenräume der Ringwulste es Abstreckstempels eingreifenden Gegenringwulsten (19,20) aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Abstreckstempel (9) im Eereich zwischen der Umfangswand (3c) und der dem Napfboden (3b) zugekehrten Stirnwand eine durch eine konische Ringfläche (3e) begrenzte Übergangszone aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß das Bodenprägewiderlager (17) einen dem Boden (3b) bis zur konischen Ringfläche (3e) entsprechenden Durchmesser aufweist und in einem Formring (18) gehalten ist, dessen Ringwandung sich über den Bereich der konischen Ringfläche 3e sowie über einen etwa der Höhe des gewölbten Bodens entsprechenden Abschnitt der Umfangswand (15) des Behälters erstreckt.